В мультидисциплинарном проекте механико-математического факультета и кафедры исторической информатики МГУ иммерсивность видеоигры совмещается с тщательным источниковедческим анализом.
Проект воссоздаёт Белый город: не только застройки, но и природный рельеф. Общий обзор, где строения показаны схематично, дополняется трёхмерными реконструкциями отдельных доминантных построек.
В VR-приложении, разработанном для проекта, можно пройтись по древнему Белому городу, переключаясь между двумя уровнями детализации. Здесь используется технология фовеального рендеринга: более детальное изображение подгружается в зависимости от того, куда направлен взгляд пользователя.
Где находился Белый город?
Белым городом называют территорию современного центра Москвы, от Кремля и Китай-города с одной стороны до Бульварного кольца с другой.
Эту местность начали заселять в конце XV века. Сто лет спустя, в конце XVI века, был обнесён крепостной стеной. По одной из версий, её цвет и дал название Белому городу.
После ряда пожаров и перестроек в начале XVIII века стала формироваться регулярная планировка с параллельными улицами, а в 1775 году было решено разобрать крепостную стену и на её месте устроить бульвары.
Проект фокусируется на восточной части Белого города, в исторических районах Ивановская горка, Васильевский луг и Кулишки. Сейчас это район улиц Маросейка, Покровка, Покровский бульвар и Лубянский проезд.
Белый город на плане Мериана (1638 год). Источник: [2]
Какой период реконструировали?
Исследователи сконцентрировались на трёх периодах существования Белого города: рубеж XV–XVI веков, вторая половина XVII века и середина — третья четверть XVIII века (1750–1770-е годы). Больше всего информации в исторических источниках доступно для последнего периода [3].
Как проходила реконструкция?
Рельеф
Сначала нужно было реконструировать рельеф местности. В этом помогли программные средства геоинформационных систем (ГИС): MAG, SAGA и QGIS [5]. Они позволили создать цифровые модели рельефа, отражающие состояние местности на XVI–XVIII века.
Данные геологических бурений, археологических шурфов и разрезов позволили определить высоты материка, то есть установить рельеф местности до начала освоения этого района — в XIV веке [1].
Реконструкция рельефа XVI–XVIII веков происходила по археологическим данным о том, с какой скоростью на разных участках накапливаются культурные отложения. Это соотносилось с расположением зданий и сооружений XVII–XVIII веков и информацией о рельефе местности, известной по архивным источникам.
Районы с условно однородными условиями накопления культурного слоя. Источник: [5]
Реконструкция рельефа, выполненная в QGIS. Источник: [5]
Также была создана цифровая модель рельефа, отражающая современную поверхность. Она была выполнена на основе топографических планов масштаба 1:2000, составленных в 1938–1940-х годах.
Некоторые элементы получившихся моделей могут стать сюрпризом для людей, шагающих по современному городу. Например, долина реки Рачки, которая сегодня скрыта в городских коллекторах [5].
Застройка
Чтобы представить, как в общем виде выглядела застройка на разных этапах жизни города, были собраны данные из разнообразных источников:
- исторические планы Москвы и её центральной части,
- архивные чертежи и планы отдельных строений, текстовые документы о строениях и их владельцах,
- данные археологических исследований [1].
Сравнение режимов обзора реконструкций: общий обзор и в масштабе 1:1. Источник: [4]
Для создания реалистичных моделей отдельных строений тоже требовалось множество данных:
- данные об их современном состоянии и окружающем рельефе в комбинации с информацией из исторических источников,
- реставрационные исследования,
- результаты сравнительного архитектурного анализа.
Всё это позволило реконструировать не только утраченный общий вид построек, но и в некоторых случаях — элементы их декора.
Выбор объектов для создания верифицированной реконструкции во многом определялся объёмом исторических данных [3]. По этой причине реалистичные 3D-модели создавались для церквей и крупных усадебных комплексов. Например, церковь князя Владимира в Старых Садех, собор Усекновения главы Иоанна Предтечи и городская усадьба Ф. А. Головина — княгини Н. С. Щербатовой.
Основным программным средством создания моделей стал ArchiCAD. Натурные съёмки современного состояния проводились с помощью дрона, а в некоторых случаях — лазерного сканирования в комбинации с аэрофотосъёмкой.
Рассмотрим реконструкцию важного памятника архитектуры XVII века — храма Владимира в Старых Садех, основанную на данных лазерного сканирования сканером Leica BLK 360. Большое количество точек съёмки (73,7 млн) позволило запечатлеть детали окружающего храм рельефа. Аэрофотосъёмка проводилась на беспилотном летательном аппарате DJI Phantom 4 Standart. Полученные облака точек совмещали друг с другом в программе Agisoft Metashape. Особое внимание исследователи уделили разноцветным керамическим изразцам, украшающим фасад храма.
Церковь князя Владимира в Старых Садех: облако точек по результатам сканирования. Источник: [3]
Церковь князя Владимира в Старых Садех: реконструкция внешнего облика на XVII в., конец XVIII в. (верхние ярусы колокольни), XIX в. (западное крыльцо). Источник: [3]
Церковь князя Владимира в Старых Садех: реконструкция внешнего облика на XIX в. Источник: [3]
Более подробно реконструкции можно рассмотреть на сайте проекта.
Видеоигра или исследовательский инструмент?
Результатом проекта стал инструмент, который предлагает новый способ взаимодействия с историей — виртуальный тур по Белому городу.
Его создание — отдельный проект, для которого лабораторией МОИДС механико-математического факультета МГУ было разработано несколько новшеств. Они позволили оптимизировать рендеринг трёхмерных реконструкций и сделать более удобной навигацию по источникам.
Виртуальная среда была разработана с использованием игрового движка Unreal Engine 4 и программного кода на языках C, C++ и Blueprint.
Совершить виртуальную экскурсию по исторической Москве можно здесь.
За счёт возможности изучить источники этот инструмент может быть интересен специалистам и студентам, исследующим историю архитектуры. А иммерсивный формат взаимодействия с реконструкцией и реалистичный рендеринг отдельных объектов делают виртуальный тур по Белому городу доступным для любого человека, имеющего опыт игры в видеоигры.
Источники
- Бойцов И. А., Ким О. Г., Моор В. В., Чернов С. З., Энтин А. Л. Археологические, геолого-геоморфологические и архивные источники виртуальной реконструкции исторического ландшафта восточной части Белого города Москвы (XIV-XVI вв.): Подкопаево и реконструкция долины речки Рачки // Историческая информатика. 2020. № 4. С. 80-163. DOI: https://doi.org/10.7256/2585-7797.2020.4.34701.
- Бородкин Л. И. Технологии 3D-моделирования и виртуальной реальности в проектах реконструкции исторических городских ландшафтов // Электронный научно-образовательный журнал «История». 2020. T. 11. Выпуск 3 (89). DOI: https://doi.org/10.18254/S207987840009391-9.
- Ким О. Г., Моор В. В., Жеребятьев Д. И. Виртуальная реконструкция доминантных объектов исторической застройки Белого города Москвы (XVI–XVIII вв.) // Историческая информатика. 2020. № 2. С. 100-134. URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=33447.
- Мироненко М. С., Чертополохов В. А., Белоусова М. Д. Технологии виртуальной реальности и решение задачи разработки универсального интерфейса для исторических 3D-реконструкций // Историческая информатика. 2020. № 4. С. 192-205. DOI: https://doi.org/10.7256/2585-7797.2020.4.34671.
- Энтин А. Л. Виртуальная реконструкция исторической поверхности рельефа восточной части Белого города Москвы с использованием программных средств ГИС // Историческая информатика. 2020. № 4. С. 179-191. DOI: https://doi.org/10.7256/2585-7797.2020.4.34680.
